（计算机应用技术专业论文）基于pdm的工作流技术的研究与应用.pdf

中文摘要 随着计算机技术、网络技术和电子商务的广泛应用，企业之间的竞争逐渐 表现出快速、灵活、自动化与全球化的新特征。为了能够在竞争中取得胜利， 企业必须由内部做起，缩短流程作业时间，快速反应市场与客户需求，有效监 控工作进度，加强内部信息沟通传递效率，分析流程作业成本与死角，减少不 必要的岗位设置，从而有效的降低管理成本，提升企业决策反应能力。因此， 将人工操作流程信息化与自动化，已成为许多企业未来兴衰的关键，而实现流 程自动化的技术工作流技术也成为众多企业和软件厂商最为青睐的技术之 一，同时随着办公业务过程的复杂化、管理流程的不断优化，仅能够定义业务 流程己经不能满足实际需要，越来越多的工作流都已不再是静态的流程，它们 常常需要在运行的过程中进行某些修改以快速响应需求的变化。 本文分析总结了国内外动态工作流的相关成果，以某研究所信息化建设为 背景，以提高工作流管理系统的柔性为出发点，首先从现有的工作流模型出发， 分析工作流模型动态特征的基础上，深入地研究了基于角色的动态工作流，详 细讨论了基于角色的动态工作流建模技术，形成动态工作流技术，以增强工作 流的应变能力。将动态工作流技术运用于业务繁杂的办公自动化系统，可以使 系统具有良好的灵活性和可扩展性，针对需求变更做出快速响应。最后给出了 一个应用实例基于角色的动态审批流程。 本文通过对工作流技术的全面阐述，分析了目前工作流技术发展的现状和 不足，为自己的研究工作划定了问题域范围，定义了一个支持动态修改的工作 流模型，给出了该模型利用面向对象技术的一种实现方法，详细讨论了工作流 模型的修改策略和方法，指出用角色及其交互能更容易地描述工作流的动态性， 这为动态工作流的研究提供了很大的帮助。同时，文中的应用实例也给设计和 构建基于角色的动态工作流管理系统提供了一个完整的范例，对提高业务处理 自动化，提高协同工作能力具有重要的应用价值。 关键词：p d m ，工作流，工作流管理系统，工作流模型，角色，动态性 a b s t r a c t w i t ht h ew i d e l yu s eo fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , n e t w o r kt e c h n o l o g y a n d e - c o m m e r c et e c h n o l o g y , c o m p e t i t i o na m o n ge n t e r p r i s e sg r a d u a l l ys h o w ss o m en e w f e a n l r e sa sr a p i d n e s s ，f l e x i b i l i t y , a u t o m a t i o na n dg l o b a l i z a t i o n t og a i nt h ev i c t o r yi n t h ec o m p e t i t i o n ，e n t e r p r i s e sm u s ts t a r tf r o mi n s i d e ，s h o r t e nt h et i m eo f t h ep r o c e s s ， r e s p o n dt ot h em a r k e ta n dc u s t o m e r sq u i c k l y , m o n i t o rt h ep r o g r e s s o ft h ew o r k e f f e c t i v e l y , i r e p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ei n t e r n a lc o m m u n i c a t i o na n d t r a n s m i s s i o n , a n a l y z et h ec o s to f t h ep r o c e s sa n dd e a d e n d ，r e d u c et h eu n n e c e s s a r ys u p p l i e so f j o b ， t h e r e b vr e d u c et h ec o s to fm a n a g e m e n te f f e c t i v e l y , e n h a n c et h er e a c t i o na b i l i t y o f e n t e r p r i s e so nm a k i n gd e c i s i o n s s o ，m a k i n gt h em a n u a lp r o c e s si n f o r m a t i o n a la n d a u t o m a t i c ，w h i c hh a sb e e nt h ek e yo f t h ec o m p a n i e st ot h ef u t u r eo fr i s eo rf a l l ，a n d t h et c c h n o l o g yt or e a l i z et h ea u t o m a t i o no ft h ep r o c e s s - - w o r k f l o wt e c h n o l o g y , h a s b e e no n eo ft h em o s tp o p u l a rt e c h n o l o g i e sf o ral a r g en u m b e ro fe n t e r p r i s e sa n d s o r w a r ev e n d o r s a st h ec o u r s eo fb u s i n e s si nt h eo f f i c eb e c o m e sm o r ec o m p l i c a t e d a n dt h ep r o c e s so fm a n a g e m e n tb e c o m e sb e t t e r , o n l yd e f i n i n gt h ep r o c e s so f b u s i n e s s c a l l ，ta b l et om e e tt h ea c t u a ln e e d s ，m o r ea n dm o r ep r o c e s s e so fw o r k f l o wa r en o l o n g e rs t a t i c ，t h e yo f t e nn e e d st oh a v es o m em o d i f i c a t i o n sd u r i n g t h ep r o c e s so f n m n i n gt or e s p o n dt ot h ec h a n g eo f t h ed e m a n d sq u i c k l y t h i sp a p e ra n a l y z e da n ds u m m a r i z e dt h er e s e a r c h e so nt h ed y n a m i cw o r k f l o w h o m ea n da b r o a d ，t o o ki n f o r m a t i o nb u i l d i n go fa ni n s t i t u t e a sb a c k g r o u n d ，p u t e n h a n c i n gt h ef l e x i b i l i t yo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma ss t a r t i n gp o i n t ，f i r s tb y a n a l y z i n gt h ed y n a m i cc h a r a c t e r so fw o r k f l o wm o d e lb a s e do n t h ec u r r e n tw o r k f l o w m o d e l s i ts t u d i e dt h ed y n a m i cw o r k f l o ww h i c hi sb a s e do nr o l ed e e p l y t h e n i t a n a l y z e dt h ed y n a m i cm o d e l i n gt e c h n o l o g yb a s e do n r o l e ，m a k i n gd y n a m i cw o r k f l o w t e c h n o l o g yt oe n h a n c et h ea d a p t a b i l i t yo fw o r k f l o w d y n a m i cw o r k f l o ww i l l m a k e o f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mm o r ef l e x i b l e ，e x p a n s i b i l i t ya n dt i m e l yr e a c t i o no fd e m a n d c h a n g e f i n a l l ya na p p l i c a t i o nw a s s h o w nw h i c hi sad y n a m i ca p p r o v a lp r o c e s sb a s e d o nr o l e b ye x p o u n d i n gt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yc l e a r l y ，t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ec u r r e n t n c o n d i t i o na n ds h o r t c o m i n g s d u r i n g t h ed e v e l o p m e n to fw o r k f l o w t e c h n o l o g y , d e l i n e a t e dt h es c o p eo fp r o b l e md o m a i nf o rt h e i ro w nr e s e a r c hw o r k ，d e f i n e da w o r k f l o wm o d e ls u p p o r t i n gd y n a m i cm o d i f i c a t i o n ，g a v ear e a l i z e dm e t h o du s i n ga l l o b j e c t o r i e n t e dt e c h n o l o g yb yt h i sm o d e l ，d i s c u s s e dt h em o d i f i c a t i o ns t r a t e g i e sa n d m e t h o d so ft h ew o r k f l o wm o d e li nd e t a i l i tw a s p o i n t e do u tt h a ti t se a s i e rt od e s c b e t h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so fw o r k f l o wb yu s i n gr o l e ，w h i c hp r o v i d e sa g r e a th e l pt o s t u d yt h ed y n a m i cw o r k f l o w a tt h es a m et i m e ，t h ea p p l i c a t i o nw h i c hw a ss t u d i e di n t h i st h e s i sw i l lg i v eaw h o l ee x a m p l ea b o u th o w t od e s i g na n dc o n s t r u c tt h ed y n a m i c w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nr o l e ，i t sh e l p f u lt o 证a p r o v et h eb u s i n e s s p r o c e s sa u t o m a t i o na n dt h ea b i l i t yt ow o r kt o g e m e r k e y w o r d s ：p d m ，w o r k f l o w ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w o r k f l o wm o d e l ，r o l e ， d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：盘鱼日期：壹习：垒：! 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 期： 武汉理工大学硕士论文 第1 章绪论 本章首先讲述了课题背景，接着讨论了国内外的研究现状，重点介绍了本 文的主要工作以及课题意义，最后概括了本文的组织结构。 1 1 课题背景 经济全球化使得企业之间的竞争日趋激烈，而产品品种增多、批量减小、 生命周期的缩短使企业传统的管理方式面临巨大的挑战。企业信息量的增大与 企业信息管理手段匮乏之间的矛盾越来越明显，企业迫切需要新的管理方法来 解决这些问题。产品数据管理p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 技术正是在这 种需求下产生的，它是建立在c a d c a p p c a m 等技术上的一个平台，并在其中 集成这些技术。一方面，它从宏观上提供了工程领域集成框架，把各专业软件 封装集成起来，并对其产生的大量数据进行统一的管理和控制；另一方面，提 供给有关人员方便的信息沟通桥梁，提高信息共享程度，加快信息传播速度。 通过信息集成、过程优化和资源优化，实现物流、信息流、资金流的优化运行， 达到人( 机构) 、经营、技术三要素的集成，以缩短企业新产品开发的时间、提 高产品质量、降低产品成本、改善服务、提高企业的市场应变能力和竞争能力。 它是企业在日益激烈的市场竞争中求生存、谋发展、赢得市场的一种有效方法【6 】o 产品数据管t 里( p d m ) 是以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关 的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。p d m 明确定位为面向制造企业， 以产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。它继承并 发展了c i m ( c o m p u t e ri n t e g r a t i o nm a n u f a c t u r e ) 等技术的核心思想，在系统工程思 想的指导下，用整体优化的思想对产品设计过程进行描述，规范产品生命周期 管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。其进行信息管理的两条主线是静态 的产品结构和动态的产品设计流程，核心思想是设计数据的有序、设计过程的 优化和资源的共享口j 。 企业对办公自动化的要求越来越高，工作流管理技术被提到了议事日程。 工作流管理充分利用企业有关的信息资源和人力资源，为企业组织的变化和技 武汉理工大学硕士论文 术的革新提供灵活的支持。 为了能够在竞争中取得胜利，企业必须由内部做起，缩短流程作业时间， 快速反应市场与客户需求，有效监控工作进度，加强内部信息沟通传递效率， 分析流程作业成本与死角，减少不必要的岗位设置，从而有效的降低管理成本， 提升企业决策反应能力。因此，将人工操作流程信息化与自动化，已成为许多 企业未来兴衰的关键，而实现流程自动化的技术工作流技术也成为众多企 业和软件厂商最为青睐的技术之一。 1 2p d m 系统中工作流技术研究现状 在2 0 世纪8 0 年代中期，起源于生产组织和办公自动化领域的工作流技 术逐渐发展起来。它是针对日常工作中具有固定程序的活动而提出的一个概念， 目的是将工作分解成定义良好的任务和角色，通过一定的规则和过程来执行和 监控这些任务，提高生产组织水平和工作效率。 随着计算机和网络技术的发展，工作流技术也得到了飞速的发展。特别是 在制造业领域，结合先进的p d m 系统得到了较好的应用。目前工作流技术的研 究日益受到人们的重视，不仅有大学和研究机构在开展多项研究生产，各供应 商也在不断地推出新的产品，来补充应用中存在的不足。 当前工作流技术的研究课题主要集中在三个方面：第一方面是工作流的理 论基础，包括工作流管理系统的体系，模型与定义语言( 工作流的建模方法、工 作流模型的形式化表示、工作流定义语言) 等的研究【8 l 。这一部分工作现在相对 来说比较薄弱，还有许多问题需要进一步研究；第二方面是工作流的实现技术， 包括工作流大事务特性、各种先进软件技术的应用、工作流仿真，尤其是体现 工作流管理系统的可靠性及其在处理大规模复杂的并行业务流程方面的能力； 第三方面是工作流技术的应用，包括工作流实施技术在不同领域的应用( 如在企 业经营过程重组、并行工程、敏捷制造) 方法、应用软件集成等。这几个方面研 究的目标是发挥工作流管理系统的优势，为解决具体应用领域内的问题提供有 效实现手段。 国外开展p d m 理论研究比较早，并取得了一些研究成果，例如产品数据交 换标准s t e p 、s d r c 公司提出的主模型技术等。从p d m 技术的应用情况看， 国外目前现有的成熟的p d m 产品有：s d r c 公司的m e t a p h a s e 、e d s 公司的 2 武汉理工大学硕士论文 i m a n 、p t c 公司的p m p d m 等。c a t i a 是由法国著名飞机制造公司d a s s a u l t 开发并由i b m 公司负责销售的c a d c a m c a e p p d m 应用系统，波音公司通 过c a t i a 建立起了一整套无纸飞机生产系统，在飞机c a d c a m 中全面使用 计算机技术，使b o e i n g7 7 7 成为“无纸飞机”，取得了重大的成功。 国内的p d m 软件推出较晚，在规模上与国外软件相比尚有差距。国内一些 科研单位和高等院校对概念进行了深层次的探讨，并且作了大量的理论研究。 根据我国企业的实际水平，开发适合自己国情的p d m 系统。国内现有的p d m 系统有：北京高华公司的g h p d m s 、同创公司的p d m s 、武汉华中软件公司的 i n t e l p d m 开目集成技术分公司的开目p d m 以及博通公司的博通p d m 等。 1 3 本文的主要工作 本文主要针对p d m 系统的特性，根据工作流管理的基本理论，对p d m 系 统中工作流管理进行研究，深入研究了基于角色的动态工作流技术，主要完成 以下几个方面的工作： ( 1 ) p d m 系统的基本概念及其在中小型企业的应用现状。 尽管p d m 成为众多企业追求的目标，但由于我国企业与国外企业相比有 其独特的管理模式和生产方式，国外成熟的商品化p d m 软件往往不适合国内企 业。从我国中小型企业的实际情况看，企业经营生产中的瓶颈是产品开发能力， 特别是新产品开发能力弱，管理落后。因此，我国中小型企业研究、应用、实 施p d m 的重点是在加强产品设计和企业管理上。 ( 2 ) 从分析现在对p d m 系统中工作流管理的理解入手，阐述了本文对p d m 系 统中工作流管理的基本概念的理解，同时分析了其类型、功能、特点和常用技 术，并在此基础上提出了p d m 系统中工作流管理的体系结构，利用工作流管理 的基本理论从基本要素、活动模型、控制模型、应用体系结构四个方面对p d m 系统中工作流管理体系结构进行了详细的讨论。 ( 3 ) 以角色为中心，研究动态工作流技术。从流程的动态性角度出发，分析工 作流模型中可能存在的动态因素；并在此基础上设计了基于角色的动态工作流 模型。针对该模型，分别给出了基于角色的过程动态建模技术和基于角色的组 织动态建模技术的实现方法。 ( 5 ) 将本文讨论的工作流技术在应用实例上进行验证。从角色模型的设计开始， 武汉理工大学硕士论文 并以基于角色的动态审批流程为原型，采用基于角色的动态工作流技术进行架 构，实现了审批流程的动态修改。这些为开发具体的基于角色的动态工作流管 理系统提供了可参考的范例。 1 4 课题意义 在2 0 世纪的6 0 、7 0 年代，企业在其设计和生产过程中开始使用c a d 、 c a m 等技术，新技术的引用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对于 制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术己经日益成熟，但各自动化单元 自成体系，彼此之间缺乏有效的信息沟通与协调，这就是所谓的“信息孤岛”问题。 对于大多数中小型企业，一般来说，引进国内外大型p d m 软件，实施一个 中等规模的p d m 项目，需要大量资金作为软件费用和实施费用，而且一般要很 长时间才能够交付使用。另外，在实施过程中，还需要企业提供管理及技术人 员配合项目的进展，有时出于项目需要，还要增加额外投资用于购买各种硬件 设备，所有这些因素，对于国内一般的中小型企业来说，无论在时间上还是在 资金上，都难以承担，这是目前国内外大型p d m 软件在中小型企业客户群中很 难寻找到用户的重要原因。对于大多中小型企业，更希望能充分利用企业现有 的资源进行p d m 系统的开发。 很多企业在技术、管理、技术与管理的协调发展以及适应新的生产模式和管 理模式等方面还存在一些问题，影响了企业的竞争能力和向现代企业的发展。 这些问题具体表现在： ( 1 ) 设计手段和加工技术落后。 ( 2 ) 管理落后，特别是技术先进性与管理落后的矛盾日益突出。c a d 技术的 全面推广，提高了设计质量、减少了差错、降低了返工率，大大提高了企业的 产品开发能力和市场竞争力。但另一方面，却给数据管理带来了更多的困难， 数据管理的落后更为明显，主要表现在：信息共享程序低、信息传递速度慢、 文档管理落后、设计方式陈旧及应用集成效率不高等方面。 ( 3 ) 新的生产模式，如c i m s 、并行工程、精益生产、敏捷制造等，对信息 管理技术提出了更高的要求，不仅要求支撑技术能够支持多学科领域专家协同 工作，而且要求把产品信息和开发过程有机地集成起来，做到在正确的时间， 把正确的信息以正确的形式送达到正确的人手中。 4 武汉理工大学硕士论文 本论文在分析目前国内中小型企业p d m 实施现状的基础上，利用工作流技 术有效协调企业内各个部门的协同工作，使系统的业务流程变得更加灵活，对 基于角色的工作流模型和动态工作流技术展开了较为深入的研究，并在实际系 统中进行了应用和实践，旨在帮助企业实现产品开发规范化、流程化，为企业 建立完善的产品设计流程。从而达到提高企业产品开发效率、缩短产品上市时 间、降低开发成本、提升企业的竞争力。 1 5 本文的组织结构 本文共分为几章，内容如下： 第一章是绪论。主要介绍课题的背景、研究现状、主要工作、意义以及论 文的组织结构。 第二章是p d m 系统与工作流管理系统。主要介绍工作流的一些相关知识， 以此作为本课题研究的理论基础。 第三章是基于角色的工作流。从工作流模型的实质入手，通过对现有工作 流模型的分析，引出了基于角色的工作流模型。 第四章是动态工作流技术。提出了支持动态修改的工作流模型，给出了工 作流模型的实现方法，并且着重研究了动态修改的实现。 第五章是应用实例。给出了一个应用实例，在该实例中验证了角色模型的 正确性以及流程建模的有效性，最终实现了流程在执行过程中的动态修改。 武汉理工大学硕士论文 第2 章p d m 系统与工作流管理系统 2 1 产品数据管理系统( p d m ) 简介 2 1 1p d m 系统的主要功能 p d m 系统的功能有两种划分方法，一种是按面向应用与系统支持的功能划 分，将其分成电子仓库、面向用户的使用功能( 包括文档控制、变更控制、配 置管理、设计检索与零件库和项目管理等) 和实用化的支持功能( 包括通知与 通信、数据传输数据转换、图像服务、系统管理等) ；另一种是按软件功能模块 划分，可划分为电子仓库和文档管理、工作流与过程管理、产品结构与配置管 理、零件分类管理、工程变更管理、项目管理、电子协作、集成工具、浏览和 圈阅等【l 酊，前五项功能是p d m 系统应用具备的基本功能。本论文按照后者来介 绍一般p d m 系统的主要功能。 1 、电子仓库和文档管理 所谓电子仓库，是在p d m 中实现某种特定数据存储机制的元数据( 管理数 据的数据) 库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据， 以及指向物理数据和文件的指针。该指针指定存放物理数据的数据库记录和存 放物理文件的文件系统与目录。这些信息以文件或图档的形式存在，统称为文 档。通过文档管理，可以让企业很好地组织、管理、控制文档的建立、修改、 发布和存档工作。企业人员也可以更加方便、快捷、有效地查找和引用所需要 的各种数据和信息。 p d m 的电子仓库和文档管理提供对分布式异构数据的存储、检索和管理功 能。在p d m 中，数据的访问对用户来说是完全透明的，用户无需关心电子数据 存放的具体位置，以及自己得到的是否是最新版本，这些工作均由p d m 系统来 完成。电子仓库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予这些角色不同 的数据访问权限和范围，通过给用户分配相应的角色使数据只能被经过授权的 用户获取或修改。同时，在p d m 中电子数据的发布和变更必须经过事先定义的 审批流程后才能生效，这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。 6 武汉理工大学硕士论文 2 、用户管理 就是对使用p d m 系统的所有用户进行管理，具体包括用户注册，用户权限 控制，用户角色确定，用户密级确定等。用户管理一般通过建立组织一角色一 权限模型来实现。 3 、工作流与过程管理 工作流和过程管理w p m ( w o r k f l o wa n dp r o c e s sm a n a g e m e n t ) 是一个关于产 品数据是如何建立和修改的主动的过程管理。它用来定义和控制人们创建和修 改数据的方法。用户可以建立串行或并行的工作流程，技术人员可以并行地协 调工作，项目负责人可随时查看整个项目的执行情况。w p m 的处理重点是与产 品数据相关的任务。 工作流程管理是对产品数据及其引用传递和流动的过程的管理。在此可以 建立串行或并行的工作流程，将产品研制过程中的审、批、签流程以及产品更 改的审批过程全部通过电子程序有序进行。审、批、签等人员可按预先制定的 流程进行签署并可在备注栏附上签署意见，项目负责人则可随时查看整个项目 的执行情况。 4 、产品结构与配置管理 产品结构的定义为：相互关联的一组零件按照特定的装配关系组装起来即 构成部件，一系列的零件和部件有机的装配在一起则构成产品。将产品按照部 件进行分解，部件再进一步分解成子部件和零件，直到零件为止，由此形成的 分层树状结构，称为产品结构树。产品结构与配置管理是产品数据组织与管理 的一种形式，它以电子仓库为底层支持，以材料明细表为其组织核心，把定义 最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理与控制。 5 、项目管理 一个功能很强的项目管理能够为管理者提供“每分钟”项目和活动的状态信 息，通过p d m 与流行的项目管理软件包括接口还可获得资源和规划及重要路径 报告能力。但是，目前在p d m 系统中项目管理考虑较少，许多p d m 系统只能 提供工作流活动的信息。 6 、应用工具集成 p d m 是管理所有与产品相关的数据，而被管数据是由不同的系统产生，数 据的类型不同，数据的模型不同，怎样保证这些数据的一致性和完整性是一个 很重要的问题。必须把这系统集成到p d m 中，由p d m 管理框架对数据进行统 7 武汉理工大学硕士论文 一的控制和管理。 7 、其他的管理功能 除了以上六大基本功能外，p d m 系统也不同程度的提供了扫描与成像、浏 览与圈阅功能。这些功能可以更加完善p d m 的作用。 2 1 2p d m 系统的体系结构 p d m 系统的体系结构【1 7 】可分为四层，它们是用户界面层、功能模块及开发 工具层、框架核心层和系统支撑层，如图2 1 。 1 用户界面层：向用户提供交互式的图形界面，包括图示化的浏览器、各种菜 单、对话框等，用于支持命令的操作与信息的输入输出。通过p d m 提供的图示 化用户界面，用户可以直观方便地完成管理整个系统中各种对象的操作。它是 实现p d m 各种功能的手段、媒介，处于最上层。 用户界面层 功能模块及开 发工具层 l 系统 电子仓库与工作流捌产品结构与 l 管理 文档管理 管理i 配置管理 l 框架核心层 i 对象管理框架( o 肝) i 系统支撑层 图2 1p d m 系统体系结构 2 、功能模块及开发工具层：除了系统管理外，p d m 为用户提供的主要功能模块 有电子仓库与文档管理、工作流程管理、产品结构与配置管理、集成工具等。 3 、框架核心层：提供实现p d m 各种功能的核心结构与架构，由于p d m 系统的 对象管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性，用户在应用p d m 系统的各种功能时，实现了对数据的透明化操作、应用研究的透明化调用和过 程的透明化管理等。 8 武汉理工大学硕士论文 4 、系统支撑层：以目前流行的关系数据库系统作为p d m 的支持平台，通过关 系数据库提供的数据操作功能支持p d m 系统对象在底层数据库的管理。 p d m 的体系结构应具有以下特点： ( 1 ) 对计算机基础环境的适应性。 一般而言，p d m 系统是以分布式网络技术、客户机服务器结构、图形化用 户接口及数据库管理技术作为它的环境支持。与底层环境的连接是通过不同接 口来实现的，从而保证了一种p d m 系统可支持多种类型的硬件平台、操作系统、 数据库、图形界面及网络协议。 ( 2 ) p d m 内核的开放性。 p d m 内核的开放性体现在越来越多的p d m 产品采用面向对象的建模方法和 技术来建立系统的管理模型与信息模型，并提供对象管理机制以实现产品信息 的管理【3 】。在此基础上，提供一系列开发工具与应用接口帮助用户方便地定制或 扩展原有数据模型，存取相关信息，并增加新的应用功能，以满足用户对p d m 系统不同的应用要求。 ( 3 ) p d m 功能模块的可变性。 由于p d m 系统采用客户机服务器结构，并具有分布式功能，企业在实施时， 可从单服务器开始，逐渐扩展到几个、几十个，甚至几百个。用户在选用功能 模块时，除必需模块外，其他模块可根据需求裁剪。 ( 4 ) p d m 的插件功能。 为了更有效地管理由应用系统产生的各种数据，并方便地提供给用户和应用 系统使用，就必须建立p d m 系统与应用系统之间更紧密的关系，即基于p d m 系统的应用集成。这就要求p d m 系统提供中性的应用接口，把外部应用系统封 装或集成到p d m 系统中，作为p d m 新增的一个子模块，并可以在p d m 环境 下方便地运行。 2 1 3 企业实施p d m 的益处 据国外资料统计，p d m 的应用能使产品设计周期缩短2 5 ，减少工程设计 修改1 4 ，加快产品投放市场进度5 0 - - 一8 0 ，总成本削减2 5 以上。对于国 内企业来说，实施p d m 已经不是需不需要的问题了，而是什么时候实施的问题 了。因为p d m 为企业带来以下的益处【1 9 】： l 、提高设计效率，缩短产品上市时间 9 武汉理工大学硕士论文 在需要数据的时候立即得到这些数据，加快任务的完成，支持并行工程， 允许授权的小组成员随时访问所有相关的数据，并保证这些数据总是属于最新。 一般来说，设计人员在处理信息上就花费了约3 0 0 0 - 7 0 的时间，如寻找信息、 检索信息、等待图纸的复制件、新数据的存档等。p d m 几乎完全避免了这种空 载时间，p d m 向工程师提供正确适当的工具，使设计人员不再需要知道到什么 地方去寻找发布的设计或其它数据，只要一经要求就能得到这些设计或数据， 大大地缩短设计过程，提高了设计效率和生产效率。 2 、保证设计与制造的准确一致性，更好的控制工程变更 根据美国的一项调查表明，如果在产品概念设计阶段的一次改变成本为l 美元，那么在设计、模拟和分析阶段将升至1 0 美元，原型测试阶段升至1 0 0 0 美元，制造阶段升至1 0 0 0 0 美元。显然，在一开始的设计阶段选择合适的技术、 提高准确率对压缩成本是至关重要的。使用p d m 系统后，凡是参加同一项目的 每一个人都能用同一数据来工作，并且一直保持最新的数据，甚至当人们在并 行工作的时候也是这样，使工程变更减少。 3 、更好地利用富有创造力的团队精神 采用p d m 系统后，可以建立起跨地区、跨部门、跨专业的“虚拟团队”，打 破了空间和部门的限制，使企业能更好的利用人力资源，允许人们互相交流想 法，并利用有效、通畅的信息传递工具来传递这些想法，这样能够促进通过协 作方式解决问题。 4 、更好地管理工程变更 p d m 系统允许在数据库里生成和保存任意设计的多个修订版本和改型，而 且每个版本和修订版都要“签字”和“标注日期”，消除对现有设计的任何分歧，提 供完整的变更审查线索。 5 、流程透明，控制开发进度 有权限的用户可以随时查看流程，并控制项目实施进度，来保证流程的透明性。 6 、向全面质量管理迈进的重要一步 p d m 系统可以建立适应i s 0 9 0 0 0 系列验证和全面质量管理( t q m ) 的环境。 t q m 的很多基本原理将有助于保证用户所选择的p d m 系统能够与国际质量标 准保持一致。p d m 技术是企业重构和发展的一项必不可少的重大基础结构技术， 企业各项先进管理计划的实施都离不开p d m 。 1 0 武汉理工大学硕士论文 2 2 工作流管理系统 2 2 1 工作流的基本概念 工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。通过将 工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成执行和监控，达到 提高生产组织水平和工作效率的目的。工作流技术为企业更好实现经营目标提 供了先进的手段1 2 0 j 。为了实现不同工作流产品之间的互操作，w f m c 在工作流 管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口等方面制定了一系列标准，并 给出了工作流定义【2 i j ：工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自 动或半自动化。通常，把凡是由计算机软件系统( 工作流管理系统) 控制其执行的 过程都称为工作流。以下介绍工作流的相关概念，工作流的相关概念及其相互 关系如图2 2 所示。 子 业务流程 描弋 作流程管理系统 1 控制 过程实例 上包含 活动实例 执行 工作单元调用的应用工具 图2 2 工作流的相关概念及其相互关系 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ，在功能确定的组织结构中能够实现业务目标和 策略的相互连接的过程和活动集，例如公文处理过程及项目开发过程等。 活动( a c t i v i t y ) ，指的是工作流中的一个逻辑步骤或称环节它包含的信息有： 开始和结束条件，可参与到此环节中的用户完成此活动所需的应用程序或数据 以及关于此活动应如何完成的一些限制条件，如时间上的限制等。 工作流模型( w o r k f l o wm o d e l ) ，工作流过程依赖于一个形式化的工作流模型 武汉理工大学硕士论文 来描述工作流任务之间的控制流和数据流。工作流模型由4 部分组成，它们分 别是过程模型、织织模型、资源模型以及工作流相关数据。过程模型用来定义 工作流的过程逻辑，它包括组成工作流的所有活动以及活动之间的依赖关系， 它是整个工作流模型的基础与核心，其它模型均为其提供支持。组织模型用来 定义企业人员的组织结构，它包括几种不同形式的组织元素以及每种组织元素 内部的递阶层次关系。组织模型的主要任务是为企业人员执行工作流提供柔性 的组织定义，为过程模型提供人的支持。资源模型用来定义企业资源的组织结 构，它包括几种模式的资源容器元素以及容器内部的递阶层次关系，直至最终 的原子级资源个体。资源模型的主要任务是为企业人员执行工作流提供物质的 支持。工作流相关数据用来定义工作流执行过程中需要用到的数据，它包括简 单的数据类型与复杂的企业对象，它主要用于各种条件的判断以实现工作流机 对不同活动的选择性路由，工作流相关数据为工作流的执行提供了信息支持。 工作流引擎【2 引，工作流引擎负责工作流执行服务中的部分或全部运行控制 环境，它为工作流句柄提供运行环境。其功能主要有：对过程定义进行解释， 控制过程句柄的创建、激活、暂停、终止等；对过程活动进行引导，包括顺序 或并行操作、限期安排、工作流相关数据的安排等；特定参与者的授权；识别 用户关注的工作项和支持用户相互作用的接口；维护工作流控制数据和相关数 据，为用户传递相关数据；激活外部应用和连接工作流相关数据的接口，为控 制、管理、审计而进行监视等。 工作流程的基本元素包括流程、工作流、活动、任务、操作者、任务列表 等，其定义如下： 流程( p r o c e s s ) ：是业务的逻辑或模型，即为达到一项业务目标，使文件、信 息和任务在工作的操作者之间有序传递，各项相关活动有序实施的一种结构。 工作流( w o r k f l o w ) ：流程的计算模型，即流程在计算机网络平台上的表示。 可以自动化地在流程的操作者之间传递文档、信息和任务，根据流程的逻辑结 构安排活动顺序，操纵数据，同其他流程交互。 活动( a c t i v i t y ) ：是流程中的工作单元，完成某种特定的功能。 任务( t a s k 或w o r ki t e m ) ：活动实例( 活动实例的输入对象，等待活动实例进行 处理) 。 操作者( o p e r a t o r ) ：流程中任务的执行者。 任务列表( t a s kl i s t 或w o r kl i s t ) ：与某个或某组指定操作者相关的一组任务。 1 2 武汉理工大学硕士论文 2 2 2 工作流管理技术的发展 纵观工作流管理技术由8 0 年代的萌芽到9 0 年代的繁荣，可以把它总结为 3 个阶段【2 4 】： 第l 阶段，主要为应用于某些特定领域的、相对独立的应用系统，比如图 像、文档管理系统； 第2 阶段，主要表现为具有底层的通信基础结构、能够实现任务协作的应 用系统，比如具有消息传递功能的工作流系统； 第3 阶段，具有图形用户界面的过程定义工具、用户定义与任务执行完全 分离的工作流系统，其体系结构基本上符合工作流管理联盟所提出的标准结构。 经历了这3 个阶段的发展，工作流管理基本上确定了它在计算机应用软件市 场上的独立位置，在工作流这一框架下，比较基本的、主要的研究内容包括以 下几个方面： ( 1 ) 工作流管理系统体系结构的研究。 ( 2 ) 工作流模型与工作流定义语言。 ( 3 ) 工作流的事务特性：研究目的在于将高级事务处理技术与工作流管理 技术相结合，用良好定义的模型语义与恢复机制来更好地支持企业的经营过程， 提高工作流系统的可靠性与实用性。 ( 4 ) 工作流的实现技术：包括面向对象技术、异构分布式计算、图形用户 界面、消息通信、数据库、w w w 等在内的与工作流系统设计实现有关的各项 技术、方法。 ( 5 ) 工作流的仿真与分析方法。 ( 6 ) 工作流的集成与互操作技术：研究异构应用系统的集成以及不同工作 流系统之间的互操作问题。 ( 7 ) 工作流与经营过程重组：研究如何通过工作流系统的实施来有效地实 现企业的经营过程重组。 2 2 3 工作流参考模型 目前工作流系统及声称具有工作流功能的产品不下百种，较有代表性的有 f l o w - m a r k ，v i s u a lw o r k f l o w , a c t i o nw o r k f l o w , o m n id e s k 等。各种不同的系统类 型在所运行的环境、所应用的领域方面各有特点。但在需要多个领域交互的复 武汉理工大学硕士论文 杂的环境下，一种w f m s 就很难满足复杂的业务流程中所有环节的需要，这就 要求各种不同类型的w f m s 能够遵循一定的标准实现互连和互操作，以便它们 能够被纳入一个统一的框架中，在不同的位置与领域发挥它们各自的优势和作 用。正因如此，w f m c 便于1 9 9 3 年8 月成立、并于1 9 9 4 年1 1 月2 9 日发 布了图2 3 所示的工作流参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) t 5 儿6 1 。 工作流参考模型定义了工作流应用程序结构之间的接口，这些接口允许程 序在不同层次上的交互换作。所有的工作流系统都包含了相互作用的应用部件， 不同的产品其部件的作用能力不同、为了完成工作流产品之间的交互换作，对 其部件接口和数据交换格式进行标准化就显得特别有必要。根据接口，可以构 建不同的交互换作情况，识别市场上不同层次产品的性能。按照w